Кіріспе

Даму робототехникасы (DevRob), кейде эпигенетикалық робототехника деп аталады, – денелі машиналарда өмір бойы және ашық нұсқада жаңа дағдылар мен жаңа білімді үйренуге мүмкіндік беретін даму механизмдерін, архитектураларын және шектеулерін зерттейтін ғылыми сала. Адам балаларындағыдай, оқыту жинақталып, күрделілігі арта түсуі күтіледі және әлеуметтік өзара әрекеттесумен қатар әлемді өздігінен зерттеу нәтижесінде пайда болады. Типтік әдістемелік тәсіл даму психологиясы, нейроғылым, даму және эволюциялық биология, лингвистика сияқты салаларда жасалған адам және жануарлар дамуының теорияларынан басталады, содан кейін оларды роботтарда формалдап, іске асырады, кейде олардың кеңейтілген нұсқаларын немесе түрлендірілгендерін зерттейді. Бұл модельдерді роботтарда сынау зерттеушілерге оларды шындықпен салыстыруға мүмкіндік береді, соның салдарынан даму робототехникасы адам және жануарлар дамуының теорияларына кері байланыс пен жаңа гипотезалар ұсынады. Даму робототехникасы эволюциялық робототехникамен (ER) байланысты, бірақ одан ерекшеленеді. ER уақыт өте дамитын роботтар популяциясын пайдаланады, ал DevRob жеке роботтың басқару жүйесінің ұйымдасқан құрылымының тәжірибе арқылы уақыт өте қалай дамитынын зерттейді. DevRob сондай-ақ робототехника және жасанды өмір салаларындағы жұмыстармен де байланысты.

Өмірбаян

Робот бала сияқты үйрене ала ма? Ол жобалау кезінде анықталмаған түрлі жаңа дағдылар мен білімді игере ала ма, және толық белгісіз және өзгермелі ортада? Денесін және физикалық және әлеуметтік ортамен байланысын қалай таба алады? "Фабрикадан шыққаннан кейін" инженердің араласуынсыз оның танымдық қабілеттері қалай дами береді? Адамдармен табиғи өзара әрекеттесу арқылы ол нені үйрене алады? Міне, даму робототехникасының орталық сұрақтары. Алан Тьюринг, сондай-ақ кибернетиканың көптеген пионерлері бұл сұрақтарды және жалпы көзқарасты 1950 жылы қалыптастырған, бірақ олар 20 ғасырдың соңынан бастап ғана жүйелі түрде зерттеле бастады. Адаптивті интеллекті машиналар тұжырымы даму робототехникасының негізгі бөлігі болғандықтан, ол жасанды интеллект, машиналық оқыту, когнитивтік робототехника немесе есептеу нейробиологиясы сияқты салалармен байланысты. Дегенмен, ол осы салаларда жасалған кейбір техникаларды қолдана алады, бірақ көптеген жағынан олардан ерекшеленеді. Ол классикалық жасанды интеллекттен өзгеше, себебі ол жоғары деңгейдегі символдық ойлау қабілетін қабылдамайды және абстрактілі символдық мәселелерге емес, денелі және ортаға бейімделген сенсомоторлық және әлеуметтік дағдыларға назар аударады. Ол когнитивтік робототехникадан ерекшеленеді, себебі ол когнитивтік қабілеттердің өзінен гөрі, олардың қалыптасуына мүмкіндік беретін процестерге назар аударады. Ол есептеу нейробиологиясынан ерекшеленеді, себебі ол даму мен оқытудың интеграцияланған архитектураларының функционалдық модельдеуіне назар аударады. Жалпы алғанда, даму робототехникасы келесі үш ерекшелікпен сипатталады: ол міндетке тәуелсіз архитектуралар мен оқу механизмдерін мақсат етеді, яғни машина/робот инженерге белгісіз жаңа міндеттерді оқыта білуі керек; ол ашық даму мен өмір бойы оқуға баса назар аударады, яғни организмнің үздіксіз жаңа дағдыларды игеру қабілеті. Бұл "көп нәрсені" немесе тіпті "барлығын" оқыту қабілеті деп түсінілмеуі керек, тек игерілген дағдылар жиынтығын кем дегенде кейбір (барлық емес) бағыттар бойынша шексіз кеңейтуге болады; игерілген білім мен дағдылардың күрделілігі біртіндеп артуы керек (және бұл өсу бақыланады). Даму робототехникасы бірнеше зерттеу қауымдастықтарының тоғысқан жерінде пайда болды, соның ішінде денелі жасанды интеллект, энактикалық және динамикалық жүйелер когнитивтік ғылымы, коннекционизм. Оқу мен даму ми, дене және олардың физикалық және әлеуметтік ортасы арасындағы динамикалық өзара әрекеттесудің өзіндік ұйымдасқан нәтижесі ретінде жүзеге асып, осы өзіндік ұйымды күрделілігін арттырудың дағдыларын өмір бойы тәуелсіз оқытуды қамтамасыз ету үшін қалай пайдалануға болатынын түсінуге тырыса отырып, даму робототехникасы даму психологиясы, даму және когнитивтік нейробиология, даму биологиясы (эмбриология), эволюциялық биология және когнитивтік лингвистика сияқты салалармен тығыз байланыста болады. Бұл ғылымдардан келетін көптеген теориялар сөздік және/немесе сипаттамалық болғандықтан, бұл даму робототехникасында маңызды формализация және есептеулік модельдеу қажеттігін білдіреді. Бұл есептеу модельдері көпжақты және бейімделгіш машиналарды қалай жасауды зерттеудің құралы ретінде ғана емес, сонымен қатар олардың сәйкестігін бағалау және биологиялық дамуды түсінудің баламалы түсіндірмелерін зерттеудің құралы ретінде де қолданылады. Алайда, жасанды организмдердегі, әсіресе дамушы роботтардағы осы механизмдердің өзара әрекеттесуі әлі де жеткілікті зерттелмеген. Эволюциялық механизмдердің, морфологияның дамуының және сенсомоторлық және әлеуметтік дағдыларды дамытудың өзара әрекеттесуі даму робототехникасының болашағы үшін өте маңызды тақырып болады.

Негізгі журналдар

IEEE когнитивтік және даму жүйелері туралы транзакциялар (бұрын IEEE автономды ақыл-ой дамуы туралы транзакциялар деп белгілі болған): https://cis.ieee.org/publications/t-cognitive-and-developmental-systems

Негізгі конференциялар

Даму және білім беру жөніндегі халықаралық конференция: http://www.cogsci.ucsd.edu/~triesch/icdl/
Эпигенетикалық робототехника: https://www.lucs.lu.se/epirob/
ICDL EpiRob: http://www.icdl-epirob.org/ (жоғарыдағы екеуі 2011 жылдан бері біріктірілді)
Даму робототехникасы: http://cs.brynmawr.edu/DevRob05/
NSF/DARPA қаржыландырған Даму және оқыту жөніндегі семинар 2000 жылдың 5-7 сәуірінде Мичиган мемлекеттік университетінде өтті. Бұл роботтар мен жануарлардың сана дамуын есептеу арқылы түсінуге арналған алғашқы халықаралық жиын болды. Агенттер даму кезінде өте активті болғандықтан "даму арқылы" деген терминді қолдандық.

Техникалық комитеттер

IEEE танымдық және даму жүйелері жөніндегі техникалық комитеті (CDSTC), бұрынғысы IEEE автономды ақыл-ой дамуы жөніндегі техникалық комитеті, https://cis.ieee.org/technical-committees/cognitive-and-developmental-systems-technical-committee
IEEE танымдық робототехника жөніндегі техникалық комитеті, https://www.ieee-ras.org/cognitive-robotics
IEEE роботтарды оқыту жөніндегі техникалық комитеті, https://www.ieee-ras.org/robot-learning/

Курстар

DevRob бойынша алғашқы бакалавриат курстары 2003 жылдың көктемінде Дуглас Бланк Брин-Мор колледжінде, ал Лиза Миден Свартмор колледжінде ұсынды. Алғашқы аспирантура курсы 2005 жылдың күзінде Александр Стойтчев Айова штаты университетінде оқыды.